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第1章 绪论1

1.1电磁频谱1

1.2电磁辐射2

1.2.1时变电磁场激发2

1.2.2电偶极子的辐射场4

1.2.3天线的方向性5

1.3无线电波传播7

1.3.1地面波传播8

1.3.2天波传播8

1.3.3视线传播10

1.4光纤通信11

1.4.1光学理论体系11

1.4.2通信系统组成11

1.4.3数字光纤通信系统13

1.4.4光纤通信关键技术14

1.5本书内容安排16

第2章 电磁场的基本规律19

2.1电磁场的基本定律19

2.1.1电荷守恒定律19

2.1.2库仑定律20

2.1.3安培定律21

2.1.4法拉第电磁感应定律22

2.2媒质的电磁特性23

2.2.1电介质的极化23

2.2.2磁介质的磁化24

2.2.3导电媒质的传导特性26

2.3麦克斯韦方程组26

2.3.1矢量场的亥姆霍兹定理27

2.3.2积分形式27

2.3.3微分形式28

2.3.4两种形式之间的转换28

2.4电磁场的边界条件29

2.4.1边界条件的一般形式29

2.4.2理想导体的边界条件30

2.4.3理想介质的边界条件30

2.4.4导电媒质的边界条件31

2.5静态电磁场特性31

2.5.1静电场31

2.5.2恒定电场34

2.5.3恒定磁场35

2.6电磁场的唯一性定理36

2.6.1静态场的唯一性定理36

2.6.2时变场的唯一性定理37

2.7典型例题分析37

第3章 电磁波的基本特性42

3.1电磁波的波动方程42

3.1.1各向同性介质情形42

3.1.2电极化微扰情形43

3.2电磁能量守恒定理43

3.3时谐电磁场的复数表示44

3.4均匀平面电磁波45

3.5电磁波的极化特性46

3.5.1极化的概念46

3.5.2光偏振态的琼斯矢量表示50

3.5.3斯托克斯参量与邦加球51

3.6典型例题分析52

第4章 电磁波的损耗和色散54

4.1电磁波的损耗特性54

4.1.1媒质损耗的分类54

4.1.2平均坡印亭矢量定理55

4.1.3导电媒质中的均匀平面波55

4.2电磁波的色散特性57

4.3光纤的损耗和色散59

4.3.1光纤损耗谱曲线60

4.3.2光纤的色散类型61

4.4典型例题分析64

第5章 电磁波的反射与透射68

5.1反射与透射的一般规律68

5.1.1反射定律与折射定律68

5.1.2斜入射情形的菲涅尔公式69

5.1.3半波损失、全反射和全透射70

5.2垂直入射到分界面的情形72

5.2.1导电媒质分界面73

5.2.2理想导体分界面73

5.2.3理想介质分界面74

5.2.4三层介质分界面75

5.3晶体的双折射77

5.3.1折射率椭球77

5.3.2双折射现象77

5.3.3各向异性传播特性79

5.4典型例题分析80

第6章 导波系统的电磁场分析83

6.1均匀导波系统83

6.1.1导波系统分类83

6.1.2导行电磁波的波形84

6.2矩形金属波导管87

6.2.1电磁场的模式分布87

6.2.2导波传播特性90

6.2.3模式的截止特性91

6.2.4矩形波导的传输功率93

6.3平板介质波导93

6.3.1 TE波的色散方程和场解94

6.3.2 TM波的色散方程和场解96

6.3.3光导模的截止厚度97

6.3.4本征模式的正交归一化97

6.4矩形介质波导99

6.5等效折射率方法101

6.5.1色散方程的几何光学分析101

6.5.2等效折射率方法的处理步骤102

6.6典型例题分析103

第7章 光谐振器件105

7.1谐振腔的Q值105

7.2光学谐振腔108

7.3 F-P腔光滤波器110

7.3.1光滤波器透射特性110

7.3.2光时钟提取功能111

7.4环形谐振器113

7.4.1环形谐振腔结构113

7.4.2环形谐振器的串联115

7.5典型例题分析117

第8章 光纤的导光原理119

8.1光纤的结构119

8.2 ITU-T标准光纤121

8.3光纤的电磁场分析121

8.3.1光纤中的导波光场121

8.3.2光纤特征方程与模式124

8.3.3弱导近似下的LP模125

8.3.4单模传输条件126

8.4多模光纤的几何光学分析127

8.4.1阶跃型多模光纤128

8.4.2渐变型多模光纤129

第9章 耦合模理论及其应用132

9.1耦合模微扰方程132

9.1.1频域微扰波动方程132

9.1.2导波光的耦合模方程134

9.2光纤耦合器137

9.3光纤光栅138

9.3.1光纤光栅分类与制作139

9.3.2光纤光栅的耦合模分析142

9.3.3两种光纤光栅的比较144

9.4电光调制器145

9.4.1线性电光效应145

9.4.2铌酸锂光调制器147

9.5磁光器件148

9.5.1磁光效应的介电系数张量148

9.5.2 磁光耦合模方程150

9.5.3光隔离器工作原理151

第10章 多层介质的转移矩阵法154

10.1导波光的横向场量表示154

10.2介质层的转移矩阵156

10.2.1非磁性介质层156

10.2.2磁光介质层158

10.2.3转移矩阵的归一化表示159

10.3反射率和透射率的计算160

第11章 光学非线性效应163

11.1光纤的非线性极化163

11.2克尔非线性薛定谔方程164

11.3光纤的非线性效应165

11.3.1自相位调制165

11.3.2交叉相位调制166

11.3.3四波混频参量过程167

11.3.4受激拉曼散射169

11.3.5受激布里渊散射171

11.4多种效应作用下的耦合模方程172

11.4.1通用形式的耦合模方程172

11.4.2硅波导的非线性效应173

第12章 数值计算方法175

12.1时域有限差分法175

12.1.1常用的差分格式176

12.1.2低维波导中的麦克斯韦方程177

12.1.3时域有限差分方程及其求解178

12.1.4数值求解的稳定性180

12.1.5吸收边界条件181

12.2光束传播法182

12.2.1非均匀介质中的亥姆霍兹方程183

12.2.2慢变包络近似下的BPM公式183

12.2.3 BPM的数值计算模型185

12.2.4透明边界条件187

12.3对称分步傅里叶变换法188

参考文献191